傳感器技術及應用大作業(yè)電子體溫計的設計.doc

傳感器技術及應用大作業(yè) 傳感器技術及應用大作業(yè)電子體溫計的設計學院： 通信與電子工程學院 班級： 學號： 姓名： * 指導老師： * 日期： 2010年05月27日 摘 要 本文介紹了利用熱敏電阻傳感器制作電子體溫計，傳統的玻璃水銀（汞）體溫計不僅使用不便，而且還存在著安全隱患。用玻璃水銀體溫計給嬰幼兒測量體溫具有一定的危險性，并且體溫計水銀囊的玻殼薄脆易碎，一旦被不慎咬碎，極易導致汞的外泄污染與中毒。歐美各國從上世紀末就已紛紛宣布禁止使用與銷售水銀體溫計，并換代升級為安全環(huán)保的電子體溫計。電子體溫計在國內也正在逐漸成為水銀體溫計的升級替代品。2003年以來流行的“非典”、“甲流”等呼吸系統傳染性疾病給中國和世界帶來了無盡的痛苦和災難。這類疾病的主要病征之一就是發(fā)燒。為此，許多車站、碼頭、學校、企事業(yè)單位、醫(yī)務點均以測量體溫作為判斷是否得了“甲流”等疾病的前提。而數字體溫計以使用方便、檢測時間短、精確度高、顯示清晰、直觀、安全性好、價格合理等優(yōu)點將會得到更廣泛的應用。 關鍵字：電子體溫計 傳感器 熱敏電阻 目 錄摘 要2第1 章 緒論41.1 背景41.2 設計目的4第2章 原理分析52.1 原理框圖52.2 原理分析5第3章 實現過程7心得體會10第1 章 緒論1.1 背景溫度是一個十分重要的物理量，對它的測量與控制有十分重要的意義。隨著現代工農業(yè)技術的發(fā)展及人們對生活環(huán)境要求的提高，人們也迫切需要檢測與控制溫度。溫度控制電路在工農業(yè)生產中有著廣泛的應用。日常生活中也可以見到，如電冰箱的自動制冷，空調器的自動控制等等。利用熱敏電阻器和惠斯通電橋制作一個電子體溫計，也可以演示自動控制電路的工作原理?，F代信息技術的三大基礎是信息采集(即傳感器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)。傳感器屬于信息技術的前沿尖端產品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農業(yè)生產、科學研究和生活等領域，數量高居各種傳感器之首。因此傳感器在此電子體溫計的制作中起了重要的作用。1.2 設計目的 傳統的玻璃水銀（汞）體溫計不僅使用不便，而且還存在著安全隱患。這種體溫計依靠體溫的傳導使汞柱的熱脹冷縮的影響下伸縮而發(fā)生長度變化，因此其惰性大，獲取體溫平衡值的等待時間較為長久。嬰幼兒好動，測量體溫大多不愿默契配合，用玻璃水銀體溫計給嬰幼兒測量體溫具有一定的危險性。體溫計水銀囊的玻殼薄脆易碎，一旦被不慎咬碎，極易導致汞的外泄污染與中毒。一支普通水銀體溫計內的汞含量約為2g，足以污染800L的水；汞只需0.3g的微量便能對成人的身體贊成致命的傷害。人體一旦吸入大量的甲基汞，將有喪命之虞，如果攝入遭到汞污染的水或食物，將嚴懲損害神經系統，孕婦也將因此而產下畸形兒鑒于水銀體溫計破裂會危及人體健良乃至寶貴的生命，歐美各國從上世紀末就已紛紛宣布禁止使用與銷售水銀體溫計，并換代升級為安全環(huán)保的電子體溫計。電子體溫計在國內也正在逐漸成為水銀體溫計的升級替代品。2003年以來流行的“非典”、“甲流”等呼吸系統傳染性疾病給中國和世界帶來了無盡的痛苦和災難。這類疾病的主要病征之一就是發(fā)燒。為此，許多車站、碼頭、學校、企事業(yè)單位、醫(yī)務點均以測量體溫作為判斷是否得了“甲流”等疾病的前提。而數字體溫計以使用方便、檢測時間短、精確度高、顯示清晰、直觀、安全性好、價格合理等優(yōu)點將會得到更廣泛的應用。第2章 原理分析2.1 原理框圖 2.2 原理分析在穩(wěn)態(tài)下，通過熱敏電阻的電流I與其兩端之間的電壓U的關系，稱為熱敏電阻伏-安特性。如圖5-15所示。 圖5-15 熱敏電阻伏安特性 當電流很小時，不足以使熱敏電阻產生溫升，則其電阻值只決定于環(huán)境溫度伏-安特性呈線性，遵循歐姆定律，主要用于測溫。當電流增大到一定值時，使熱敏電阻產生溫升，會出現負阻特性。熱敏電阻的電流-時間曲線如圖5-16所示，表示熱敏電阻在不同的外加電壓下電流達到穩(wěn)定最大值所需要時間。這是一熱平衡過程，一般為0.51s。圖5-16 熱敏電阻安-時特性熱敏電阻的優(yōu)點：溫度系數大，靈敏度高；熱容量小， 響應快，分辨率高；價格便宜等。缺點：互換性差，熱電特性非線性大等。主要用于溫度的測量、控制，溫度補償，流速（或流量）測量等。電子體溫計的電路如下圖所示。熱敏電阻RT和R1、R2、R3及RP1。在溫度為20時，選擇R1、R3并調節(jié)RP1，使電橋平衡。當溫度升高時，熱敏電阻RT的阻值變小，電橋處于不平衡狀態(tài)，電橋輸出的不平衡電壓由運算放大器放大，放大后的不平衡電壓引起接在運算放大器反饋電路中的微安表的相應偏轉。再將毫安表數值轉換為對應的溫度數值，即可實現體溫的測量。圖中熱敏電阻器選用的阻值在500-5000之間。本例中采用的熱敏電阻的阻值為1000。第3章 實現過程在溫度為20時，選擇R1、R3并調節(jié)RP1，使電橋平衡。改變RT的阻值，分別是RT的阻值為1K、2K、3K時，觀察運算放大器反饋電路中的微安表的相應偏轉，再將毫安表數值轉換為對應的溫度數值，即可實現體溫的測量。3.1 proteus實驗仿真仿真前：仿真后：當RT=1K時當RT=2K時當RT=3K時 心得體會經過這次的電子體溫計設計,我個人得到了不少的收獲,一方面加深了我對課本理論的認識,另一方面也提高了軟件操作能力?，F在我總結了以下的體會和經驗。這次設計跟我們以前做的設計不同，因為我覺得這次我是真真正正的自己親自去完成。所以是我覺得這次試驗設計最寶貴，最深刻的過程全是我們學生自己動手來完成的，這樣，我們就必須要弄懂原理，而且體會到了實際的軟件操作能力是靠自己親自動手，親自開動腦筋，親自去請教別人才能得到提高的。我們設計絕對不能人云亦云，要有自己的看法，這樣我們就要有充分的準備，若是做了也不知道是個什么實驗，那么做了也是白做。設計總是與課本知識相關的，我們必須回顧課本的知識，知道做設計時將要測量什么物理量，寫報告時怎么處理這些物理量。在設計過程中，我們應該盡量減少操作的盲目性提提高設計效率的保證，有的人一開始就趕著做，結果卻越做越忙，主要就是這個原因。我也曾經犯過這樣的錯誤。在實驗仿真時，開始沒有認真吃透電路圖，儀器面板的布置及各鍵的功能，瞎著接線，